JP2010173052A - 研磨パッド厚測定方法、および研磨パッド厚測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】研磨パッド厚測定方法及び研磨パッド厚測定装置を提供する。
【解決手段】定盤１２上面に貼付された研磨パッド１４の厚みを測定する研磨パッド厚測定方法であって、前記研磨パッド１４面の鉛直線上の基準位置から前記研磨パッド１４上面までの第１距離と前記定盤１２上面までの第２距離を測定し、前記第１距離と前記第２距離との差分から前記研磨パッド１４の厚みを算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウェハ研磨装置に関し、特にウェハ研磨装置の研磨パッド厚の測定方法及び測定装置に関する。

近年、ＩＣの微細加工が進んでおり、多層にわたってＩＣパターンを形成することが行われている。しかし、パターンを形成した層の表面にはある程度の凹凸が生じるのが避けられない。従来は、そのまま次の層のパターンを形成していたが、層数が増加すると表面の凹凸が著しくなり、良好なパターンを形成するのが困難になっていた。また、パターンの微細化により露光装置の焦点深度が浅くなり、表面の少しの凹凸により良好なパターンを転写することが困難となっていた。そこで、近年はパターンを形成した後、層の表面を研磨して平坦化し、その後、次の層のパターンを形成するようにしている。このようにＩＣパターンを形成する工程の途中でウェハを研磨して平坦化するのに化学的機械研磨法（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）によるウェハ研磨装置（ＣＭＰ装置）が使用される。

ＣＭＰ装置は、一般にウェハを研磨する研磨定盤とウェハを保持する研磨ヘッドとで構成されており、研磨ヘッドで保持したウェハを研磨定盤に押し付けて、そのウェハと研磨定盤との間に研磨剤（スラリー）を供給しながら、両者を回転させることによりウェハを研磨する。

ここで、このウェハを研磨する研磨定盤の表面には研磨パッドが貼付されており、ウェハはこの研磨パッドに押し付けられて研磨される。しかし、この研磨パッドは表面の目詰まりにより研磨量が減少するため、ＣＭＰ装置ではウェハを１枚研磨するごとに、あるいはウェハ研磨中に研磨パッドをドレッシングしている。

ところで、研磨パッドはドレッシングすることにより少しずつ表面が研磨されるため、表面形状が変形し、次第に平坦度が悪くなる。このような研磨パッドを用いてウェハを研磨すると、ウェハを高精度に平坦化することができないという欠点がある。

そこで、従来はドレッシング実行時にオペレータが真直度測定器によって研磨パッドの表面の真直度を測定し、その測定結果から研磨量を調べてドレッシングの調整を行っていた。あるいは、溝付きの研磨パッドの場合は、オペレータが溝の深さを測定し、その測定結果から研磨量を調べてドレッシングの調整を行っていた。

しかしながら、従来のようにオペレータが手作業で研磨パッドの真直度を測定する方法では、測定作業に多大な時間を要し、効率が悪いという欠点がある。また、溝の深さを測定する方法の場合は正確な測定はできず、研磨パッドを平坦にドレッシングするのが困難という欠点がある。

このような問題を解決するため、従来技術として接触式・非接触式のパッド形状測定装置を用い、測定された研磨パッド表面のプロファイルに基づいて研磨条件、ドレッシング条件を求める技術が開示されている（特許文献１乃至３参照）

特開２０００−２４９００９号公報 特開２００２−２７０５５６号公報 特開２００２−３３７０４６号公報

しかし、研磨パッドのドレッシングが進行すると、研磨パッドが薄くなり研磨パッド表面が定盤に接近した場合、その部分がウェハ研磨に悪影響を与える虞があり、定盤がパッド表面に露出した場合には研磨するウェハにダメージを与えることになる。一方、研磨パッドの下地となる定盤も長時間使用することにより研磨時に発生する熱等により変形する。したがって、従来技術のように研磨パッドの表面形状を測定するのみでは、測定結果が研磨パッドに起因するものか定盤に起因するものかを判別することはできず、さらに定盤が研磨パッド面から露出することを予見することも困難である。これを判別・予見するためには研磨パッドを定盤から引き剥がして研磨パッドの厚みや定盤の表面形状を測定する必要があるが、一度引き剥がした研磨パッドを再貼付して使用することはできないといった問題がある。

よって本発明は上記問題点に着目し、非破壊で研磨パッドの厚みや定盤の表面形状を測定可能な研磨パッド厚測定方法、および研磨パッド厚測定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る研磨パッド厚測定方法は、第１には、盤上面に貼付された研磨パッドの厚みを測定する研磨パッド厚測定方法であって、前記研磨パッド面の鉛直線上の基準位置から前記研磨パッド上面までの第１距離と前記定盤上面までの第２距離を測定し、前記第１距離と前記第２距離との差分から前記研磨パッドの厚みを算出することを特徴としている。

第２には、前記第２距離の測定は、渦電流式の変位センサにより行うことを特徴としている。
第３には、前記第１距離及び前記第２距離の測定は、測距点を前記研磨パッド上で一方向に沿って複数設けて行うことを特徴としている。

第４には、前記第１距離及び前記第２距離の測定は、測距点を前記研磨パッド上の一方向に沿って水平に移動させながら行うことを特徴としている。
第５には、前記第２距離の測定は、前記第２距離を測定する変位センサを前記研磨パッド上面に接触させつつ、前記研磨パッド上で一方向に沿って移動させながら行うことを特徴とする請求項１または２に記載の研磨パッド厚測定方法。

一方、本発明に係る研磨パッド厚測定装置は、第１には、定盤上面に貼付された研磨パッドの厚みを測定する研磨パッド厚測定装置であって、前記研磨パッド面の鉛直線上の基準位置から前記研磨パッド上面までの第１距離を測定する測長センサと、前記基準位置から前記定盤上面までの第２距離を測定する変位センサと、前記測長センサ及び前記変位センサに接続され、前記測長センサ及び前記変位センサを作動させる信号を出力する制御部と、前記測長センサ及び前記変位センサに接続され、前記第１距離と前記第２距離との差分から前記研磨パッドの厚みを算出する演算部と、を有することを特徴としている。

第２には、前記変位センサは、渦電流式の変位センサであることを特徴としている。
第３には、前記測長センサ及び前記変位センサは、前記研磨パッド上で一方向に沿って複数設けたことを特徴としている。

第４には、前記測長センサ及び前記変位センサは、長手方向に一定の高さを有し、前記研磨パッド上で水平に向けられたレールにスライド可能な状態で取り付けるとともに、前記制御部は、前記測長センサ及び前記変位センサをスライドさせる信号を出力するとともに、前記測長センサ及び前記変位センサを作動させる信号を出力することを特徴としている。
第５には、前記変位センサは、前記研磨パッド上面に接触させつつ、前記第２距離を測定することを特徴としている。

本発明に係る、研磨パッド厚測定方法、及び測定装置によれば、第１には、基準位置から定盤上に貼付された研磨パッド上面までの第１距離と、基準位置から定盤上面までの第２距離との差分により研磨パッドの厚みを算出するため、研磨パッドの厚みを非破壊で測定可能で、測定結果を用いてドレッシングを有効に行うことができる。

第２には、第２距離の測定は渦電流式の変位センサを用いることで、絶縁体である研磨パッドの影響を受けることなく、金属である定盤上面との距離を確実に測定することができる。

第３には、測長センサ及び変位センサは、前記研磨パッド上で一方向に沿って複数設けて測距点を複数設けることにより、複数点の測定が容易に行え、短時間での測定が可能となる。そして測距点の間隔を短くすることにより、前記一方向における研磨パッドの厚みの分布のみならず、研磨パッド、及び定盤の表面形状を詳細に把握することができる。

第４には、測長センサ及び変位センサを前記研磨パッド上で一方向に沿ってスキャンしながら第１距離及び第２距離を測定することにより、一組の測長センサ及び前記変位センサで研磨パッドの厚みの分布、研磨パッド及び定盤の表面形状を詳細に把握することができるため、コストを抑えることができる。
第５には、変位センサを研磨パッド面に接触させながら研磨パッド面をスキャンするので、測長センサを用いずとも研磨パッドの厚みを測定することができる。

第１実施形態に係る研磨パッド厚測定装置の模式図である。 第１実施形態に係る制御ブロック図である。 第１実施形態に係る研磨加工、研磨パッド形状測定、及びドレッシングのフロー図である。 第２実施形態に係る研磨パッド厚測定装置の模式図である。 第２実施形態に係る制御ブロック図である。 第３実施形態に係る研磨パッド厚測定装置の模式図である。 第３実施形態に係る制御ブロック図である。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

図１に、第１実施形態に係る研磨パッド厚測定方法、及び研磨パッド厚測定装置を示す。また図２においては研磨パッド厚測定装置の制御ブロック図を示す。第１実施形態に係る研磨パッド厚測定方法は、定盤１２上面に貼付された研磨パッド１４の厚みを測定する方法であって、前記研磨パッド１４面の鉛直線上の基準位置から前記研磨パッド１４上面までの第１距離と前記定盤１２上面までの第２距離を測定し、前記第１距離及び前記第２距離との差分から前記研磨パッド１４の厚みを算出しており、第２距離の測定は、渦電流式の変位センサ３２により行い、第１距離及び前記第２距離の測定は、測距点を前記研磨パッド１４上で一方向に沿って複数設けて行うことを特徴としている。

よって上記方法を具現化する第１実施形態に係る研磨パッド厚測定装置１０は、支持台１８、センサユニット２８（測長センサ３０、変位センサ３２）、制御部３４、演算部３６等を有する。また研磨パッド厚測定装置１０のゼロ補正を行う冶具として石定盤４０、校正ＳＵＳ板４２を用いる。

図１（ａ）に示すように、研磨パッド厚測定装置１０は、半導体研磨装置を構成する金属製の定盤１２上に接着剤等で貼付された樹脂等で形成された絶縁体の研磨パッド１４の厚みを測定するものであり、半導体研磨装置（不図示）から定盤１２を取り外して研磨パッド厚測定装置１０を搭載する移動測定台１６に載置することにより行う。

支持台１８は、長手方向に少なくとも定盤１２及び研磨パッド１４の直径程度の寸法を有する剛体であり、所定の高さを有する一対の脚部２０と前記脚部２０を連結するレール部２２を有する支持台１８は研磨パッド１４上に載置されるものであり、脚部２０の下端が研磨パッド１４上に当接する。レール部２２はレール部２２の長手方向が水平となるように、脚部２０に取り付けられている。そしてレール部２２の長手方向の所定の間隔ごとに測長センサ３０及び変位センサ３２がｎ個のセンサユニット２８として一体となり、ともにセンサヘッド（不図示）を真下に向けた状態で取り付けられている。

ＰＣ２４は、研磨パッド厚測定装置１０全体を動作させるハードウェアであり、制御装置２６、測長センサ３０及び変位センサ３２に接続されている。ＰＣ２４は、測長センサ３０及び変位センサ３２を作動させる信号を制御装置２６に出力するとともに、各センサユニット２８からシリアル、もしくはパラレルで第１距離を示す信号、及び第２距離を示す信号が入力される。

制御部３４は、ＰＣ２４にインストールされたアプリケーションであって、ＰＣのキー操作に連動して、測長センサ３０及び変位センサ３２を作動させる信号を制御装置２６に出力する。

制御装置２６は、ＰＣ２４、センサユニット２８（測長センサ３０、変位センサ３２）に接続されている。制御装置２６は、ＰＣ２４側から測長センサ３０及び変位センサ３２を作動させる信号が入力されると、測長センサ３０及び変位センサ３２を作動させる電力を、測長センサ３０及び変位センサ３２に供給する。

測長センサ３０は、制御装置２６及びＰＣ２４に接続され、制御装置２６から電力が供給されると、測長センサ３０の測距点から測定した第１距離を示す信号をＰＣ２４側に出力する。測長センサ３０は、例えば、レーザ光を研磨パッド１４面に照射し、その反射光を受光するまでの時間を用いて測長センサ３０の測距点と研磨パッド１４上面までの第１距離を測定する。

変位センサ３２は、制御装置２６及びＰＣ２４に接続され、制御装置２６から電力が供給されると、変位センサ３２の測距点から測定した第２距離に係る信号をＰＣ２４側に出力する。変位センサ３２は、例えば、渦電流式の変位センサを用いる。変位センサ３２はセンサヘッド（不図示）内部のコイル（不図示）に高周波電流を流して、高周波磁界を金属である定盤１２に向けて照射させて定盤１２内に渦電流を発生させる。そして、この渦電流によりコイル（不図示）のインピーダンスが変化する。この変化の度合いは、コイル（不図示）と定盤１２との距離により変化するため、変位センサ３２内で、この変化の度合いからコイル（測距点）と定盤１２上面までの第２距離を演算する。もちろん後述の演算部３６で第２距離を演算する構成を有してもよい。

演算部３６は、ＰＣ２４にインストールされたアプリケーションであって、各センサユニット２８を構成する測長センサ３０を用いて得られた基準位置を原点とする第１距離と、変位センサ３２を用いて得られた基準位置を原点とする第２距離との差分から研磨パッド１４の厚みを算出し、その結果をＰＣ２４のディスプレイ３８上に表示するものである。また演算部３６は、各センサユニット２８に番号付けを行って各センサユニット２８を識別するとともに、ＰＣのキー操作等により複数配列されたセンサユニット２８（測長センサ３０、変位センサ３２）それぞれのレール部２２の長手方向での（研磨パッド１４上の）測定位置が入力される。さらに、各センサユニット２８から出力される第１距離及び第２距離を示す信号に同一の番号を付けて、各センサユニット２８と、各センサユニット２８から出力される第１距離及び第２距離の対応づけを行っている。

よって演算部３６はＰＣ２４のディスプレイ３８上に、例えばセンサユニット２８の位置（研磨パッド１４の測定位置）を横軸、縦軸に研磨パッド１４の厚みとしたグラフを表示することが可能で、これにより作業者は研磨パッド１４の厚みの分布を視覚的に認識することができる。さらに演算部３６は第１距離及び第２距離も同一座標上に表示させるように構成することにより、作業者は研磨パッド１４、及び定盤１２の表面プロファイルを視覚的に認識することができる。なお、センサユニット２８の番号、番号に対応した研磨パッド１４の測定位置、補正後の第１距離、補正後の第２距離、研磨パッド１４の厚みは、それぞれ演算部３６によりＰＣ２４の記憶領域に測定データとして格納され、必要に応じて演算部３６は測定データを読み出すことができる。

石定盤４０は、鏡面研磨が施され所定の平坦度を有する剛体である。図１（ｂ）に示すように、この石定盤４０上に研磨パッド厚測定装置１０を載置して全ての測長センサ３０についてそれぞれ第１距離の補正量を測定することができる。

校正ＳＵＳ板４２は、その表面が電解研磨され所定の平坦度を有するものであり、使用時は石定盤４０上に載置される。図１（ｃ）に示すように、この校正ＳＵＳ板４２上に研磨パッド厚測定装置１０を載置して全ての変位センサ４２についてそれぞれ第２距離の補正量を測定することができる。

石定盤４０表面及び校正ＳＵＳ板４２表面はそれぞれ第１距離、第２距離を測定する基準位置（基準線、基準面）となるものである。そして測長センサ３０の測距点から石定盤４０までの距離が石定盤４０を測定対象とする第１距離の補正量となり、変位センサ３２の測距点から校正ＳＵＳ板４２までの距離が校正ＳＵＳ板４２を測定対象とする第２距離の補正量となる。なお基準位置を石定盤４０及び校正ＳＵＳ板４２上面より高い位置または低い位置となるように構成してもよいが、石定盤４０及び校正ＳＵＳ板４２の法線上（鉛直線上）にあるものとし、研磨パッド厚測定装置１０を研磨パッド１４上に載置した場合は研磨パッド１４面の法線上（鉛直線上）にあるものとする。

制御部３４は、測長センサ３０のみを作動させる第１モード、変位センサ３２のみを作動させる第２モード、両者を作動させる第３モードを有し、キー操作等によりこれらを選択可能となっているものとする。第１モードは研磨パッド厚測定装置１０を石定盤４０上に載置して第１距離の補正量を算出する場合に用い、第２モードは、石定盤４０上に校正ＳＵＳ板４２を載置し、その上に研磨パッド厚測定装置１０を載置して第２距離の補正量を算出する場合に用い、第３モードは研磨パッド１４の厚み、研磨パッド１２及び定盤１２の表面形状を測定する場合に用いる。

これに連動して演算部３６は、第１モードが選択された場合は、石定盤４０を測定対象とする第１距離の補正量をＰＣ２４の記憶領域に格納する。第２モードが選択されたときは、校正ＳＵＳ板４２を測定対象とする第２距離の補正量をＰＣ２４の記憶領域に格納する。第３モードが選択された場合は、研磨パッド１４を測定対象とする第１距離及び定盤１２を測定対象とする第２距離に対して、格納されたそれぞれの補正量をセンサユニット２８ごとに対応して読み出して補正（ゼロ補正）したのち、研磨パッド１４の厚みを算出することができるものとする。

図３に示すフロー図のように、半導体研磨においては、研磨加工後のウェハの形状を評価する。評価する指標としては、ウェハの被研磨面の裏面を基準面として被研磨面の平坦度を評価するＧＢＩＲ（Ｇｒｏｂａｌ Ｂａｃｋ−ｓｉｄｅ Ｉｄｅａｌ Ｒａｎｇｅ）、被研磨面において最も平坦度を小さく見積もることができる仮想上の被研磨面（ベストフィット面）を基準面として被研磨面の平坦度を評価するＧＦＩＲ（Ｇｌｏｂａｌ Ｆｒｏｎｔ Ｌｅａｓｔ ｓｑｕａｒｅ Ｒａｎｇｅ）等が挙げられる。測定結果が許容範囲に含まれる場合は、研磨後通常のドレッシングを研磨パッドに行うが、許容範囲に含まれない場合は、本実施形態を用いて研磨パッド、及び定盤を測定し、その結果を用いてドレッシングにおいて研磨パッドの同心方向でドレッシング量の重み付けを行い、研磨パッドが狙いの形状になったことを確認し、ウェハの研磨を実施する。

上記構成による研磨パッド厚測定装置１０の動作について説明する（図２参照）。研磨パッド厚測定装置１０を構成する複数の測長センサ３０、及び変位センサ３２の高さ、すなわち測距点の高さにはばらつきがあるため、研磨パッド厚を測定する前に、これらから出力される第１距離及び第２距離を数値的に補正するための補正量を算出する。

まず、上述のように研磨パッド厚測定装置１０を石定盤４０上に載置し、キー操作により制御部３４は制御装置２６を介してｋ番目（ｋ＝１〜ｎ）のセンサユニット２８に係る測長センサ３０を作動させ（第１モードＡ）、測長センサ３０は石定盤４０を測定対象とする第１距離の補正量を測定して第１距離の補正量に係る信号を演算部３６に出力する（第１モードＢ）。そして演算部３６は第１距離の補正量をＰＣ２４の記憶領域に格納する（第１モードＣ）。

次に、一端研磨パッド厚測定装置１０を石定盤４２から取り外し、石定盤４０上に校正ＳＵＳ板４２を載置し、校正ＳＵＳ板４２上に研磨パッド厚測定装置１０を載置する。そしてキー操作により制御部３４は制御装置２６を介してｋ番目（ｋ＝１〜ｎ）のセンサユニット２８に係る変位センサ３２を作動させ（第２モードＡ）、変位センサ３２は校正ＳＵＳ板４２を測定対象とする第２距離の補正量を測定して第２距離の補正量に係る信号を演算部３６に出力する（第２モードＢ）。演算部３６は第２距離の補正量をＰＣ２４の記憶領域に格納する（第２モードＣ）。

次に研磨パッド厚測定装置１０を用いて研磨パッド１４及び定盤１２の測定を行う。まず、研磨パッド１４が貼付された定盤１２を半導体研磨装置（不図示）から取り外して移動測定台１６に載置し、研磨パッド１４上に研磨パッド厚測定装置１０を載置する。そして制御部３４はキー操作等により制御装置２６を介してｋ番目（ｋ＝１〜ｎ）のセンサユニット２８に係る測長センサ３０及び変位センサ３２を作動させ（第３モードＡ）、測長センサ３０は第１距離に係る信号を演算部３６に出力し、変位センサ３２は第２距離を係る信号を演算部３６に出力する（第３モードＢ）。

演算部３６は、ＰＣ２４の記憶領域から、第１距離の補正量、及び第２距離の補正量を読み出し（第３モードＣ）、ｎ個のセンサユニット２８に係る第１距離（第２距離）から第１距離（第２距離）の補正量で差し引くことにより補正後の（ゼロ補正された）第１距離（第２距離）を算出し（第３モードＤ）、基準位置を原点とする補正後の第１距離と補正後の第２距離との差分から研磨パッド１４の厚みをｎ個算出して研磨パッド１４の厚みの分布とし（第３モードＤ）、補正後の第１距離（研磨パッド１４の表面形状）及び補正後の第２距離（定盤１２の表面形状）とともにＰＣ２４のディスプレイ３８上に表示する（第３モードＥ）。

これにより作業者は研磨パッド１４、及び定盤１２の表面プロファイル、そして研磨パッド１４の厚みの分布を視覚的に認識することができ、この結果を用いて研磨パッド１４の同心方向についてドレッシングの重み付けを行い、研磨パッド１４及びこれに研磨されるウェハの平坦性を復活させることができる。さらに研磨パッド１４の厚みの減少度合いにより研磨パッド１４の寿命も予測することができる。

第２実施形態に係る研磨パッド厚測定方法、及び研磨パッド厚測定装置５０を図４に、その制御ブロック図を図５に示す。第２実施形態に係る研磨パッド厚測定方法は、測距点を前記研磨パッド上の一方向に沿って水平に移動させながら行うことを特徴としている。

よってこれを具現化する第２実施形態に係る研磨パッド厚測定装置５０は、一組のセンサユニット５２（測長センサ５４、変位センサ５６）がレール部５８の長手方向にスライドし、所定位置ごとに第１距離及び第２距離を測定する構成を有している。よって、センサユニット５２にはレール部５８上をスライド可能なステッピングモータ等のアクチュエータ（不図示）が取り付けられ、アクチュエータは制御装置６０により所定量駆動させることができる。

制御部６２は、キー操作等によりセンサユニット５２の初期位置及び移動幅が入力されると、センサユニット５２を所定の移動幅で移動させる信号を制御装置６０に時間的に一定間隔に出力するとともに、所定の移動幅で移動したのちに測長センサ５４、及び変位センサ５６を作動させる信号を出力できるものとする。制御装置６０は、センサユニット５２を所定の移動幅で移動させる信号が入力されると、アクチュエータ（不図示）を所定量駆動させる電力を出力するとともに、アクチュエータ（不図示）の駆動後、測長センサ５４、及び変位センサ５６を作動させる電力を出力するものとする。よってセンサユニット５２はレール部５８上の可動範囲において等間隔に第１距離及び第２距離を測定することができる。

また制御部６２は、センサユニット５２を所定の移動幅で遂次移動させつつも測長センサ５４のみを作動させる第１モード、変位センサ５６のみを作動させる第２モード、両者を作動させる第３モードを有し、キー操作等により選択可能となっているものとする。第１モードは研磨パッド厚測定装置５０を石定盤４０上に載置して第１距離の補正量を算出する場合に用い、第２モードは、石定盤４０上に校正ＳＵＳ板４２を載置し、その上に研磨パッド厚測定装置５０を載置して第２距離の補正量を算出する場合に用い、第３モードは研磨パッド１４、及び定盤１２を測定する場合に用い、これらのモードに後述の演算部６４が対応して動作する。

演算部６４は、センサユニット５２の初期位置及び移動幅がキー操作により入力されると、制御部６２がセンサユニット５２を移動させる信号を出力するたびにセンサユニット５２の移動回数をカウントするとともに、カウント値に対応するセンサユニット５２の測定位置を演算することができる。

第１モードが選択されると、制御部６２は、センサユニット５２を所定量移動させる信号を出力するとともに移動後に測長センサ５４を作動させる信号を出力し（第１モードＡ）、測長センサ５４は石定盤４０を測定対象とする第１距離の補正量に係る信号を演算部６４に出力する（第１モードＢ）。演算部６４は、センサユニットの移動回数をカウントし（第１モードＡ）、カウント値に対応させた第１距離の補正量をＰＣ２４の記憶領域に格納する（第１モードＣ）。

第２モードが選択されると、制御部６２はセンサユニット５２を所定量移動させる信号を出力するとともに移動後に変位センサ５６を作動させる信号を出力し（第２モードＡ）、変位センサ５６は校正ＳＵＳ板４２を測定対象とする第２距離の補正量に係る信号を演算部６４に出力する（第２モードＢ）。演算部６４は、センサユニット５２の移動回数をカウントし（第２モードＡ）、カウント値に対応させた第２距離の補正量をＰＣ２４の記憶領域に格納する（第２モードＣ）。

第３モードが選択されると、制御部６２はセンサユニット５２を所定量移動させる信号を出力するとともに移動後に測長センサ５４及び変位センサ５６を作動させる信号を出力し（第３モードＡ）、測長センサ５４は研磨パッド１４を測定対象とする第１距離に係る信号を演算部６４に出力し（第３モードＢ）、変位センサ５６は定盤１２を測定対象とする第２距離に係る信号を演算部６４に出力する（第３モードＢ）。演算部６４は、センサユニット５２の移動回数をカウントし（第３モードＡ）、ＰＣ２４の記憶領域に格納されたカウント値に対応した第１距離及び第２距離の補正量を読み出し（第３モードＣ）、第１距離（第２距離）から第１距離（第２距離）の補正量を差し引くことにより補正後の（ゼロ補正された）第１距離（第２距離）を演算し（第３モードＤ）、補正後の第１距離及び補正後の第２距離との差分から研磨パッド１４の厚みを演算し（第３モードＤ）、補正後の第１距離（研磨パッド１４の表面形状）及び補正後の第２距離（定盤１２の表面形状）とともにＰＣ２４のディスプレイ３８上に表示する（第３モードＥ）。

よって制御部６２及び演算部６４において上述の処理を全てのカウント値について行うことによって、作業者は研磨パッド１４、及び定盤１４の表面プロファイル、そして研磨パッド１４の厚みの分布を視覚的に認識することができる。なお移動量を短くすることにより各プロファイル及び厚みの分布の分解能は向上する。なお、カウント値、カウント値に対応する研磨パッド１４の測定位置、補正後の第１距離、補正後の第２距離、研磨パッド１４の厚みは、それぞれ演算部６４によりＰＣ２４の記憶領域に測定データとして格納され、必要に応じて演算部６４は測定データを読み出すことができる。

第３実施形態に係る研磨パッド厚測定方法、研磨パッド厚測定装置７０を図６に、その制御ブロック図を図７に示す。第３実施形態に係る研磨パッド厚測定方法は、変位センサを、前記研磨パッド上面に接触させつつ、前記第２距離を測定することを特徴としている。よってこれを具現化する研磨パッド厚測定装置７０は、基本的には第２実施形態と類似するが、変位センサ７２を研磨パッド１４面に接触させた状態で第２距離を測定するものである。実際には変位センサ７２を構成する部材の下端に車輪７４を設け、所定の高さ位置に変位センサ７２のセンサヘッド（不図示）が位置するように構成する。これにより、センサヘッド（不図示）と研磨パッド１４との距離は常に一定となる。

制御部７６は、キー操作等により変位センサ７２の初期位置及び移動幅が入力されると、変位センサ７２を所定の移動幅で移動させる信号を制御装置７８に所定の時間間隔で出力するとともに、所定の移動幅で移動したのちに変位センサ７２を作動させる信号を出力できるものとする。制御装置７８は、変位センサ７２を所定の移動幅で移動させる信号が入力されると、アクチュエータ（不図示）を所定量駆動させる電力を出力するとともに、アクチュエータ（不図示）の駆動後、変位センサ７２を作動させる電力を出力するものとする。

演算部８０は、制御部７６が変位センサ７２を移動させる信号を出力するたびに変位センサ７２の移動回数をカウントするとともに、カウント値に対応する測定位置を演算することができる。そして演算部８０は第１モードと第２モードとを有し、キー操作により選択することができる。

第１モードが選択されると、制御部７８は、変位センサ７２を所定量移動させる信号を出力するとともに移動後に変位センサ７２を作動させる信号を出力し（第１モードＡ）、変位センサ７２は石定盤４０を測定対象とする第２距離の補正量に係る信号を演算部８０に出力する（第１モードＢ）。演算部８０は、変位センサ７２の移動回数をカウントし（第１モードＡ）、カウント値に対応させた第２距離の補正量をＰＣ２４の記憶領域に格納する（第１モードＣ）。

第２モードが選択されると、制御部７８は変位センサ７２を所定量移動させる信号を出力するとともに移動後に変位センサ７２を作動させる信号を出力し（第２モードＡ）、変位センサ７２は定盤１２を測定対象とする第２距離に係る信号を演算部８０に出力する（第２モードＢ）。演算部８０は、変位センサ７２の移動回数をカウントし（第２モードＡ）、カウント値に対応した第２距離の補正量を読み出し（第２モードＣ）、第２距離から第２距離の補正量を差し引くことにより補正後の（ゼロ補正された）第２距離を研磨パッド１２の厚みとして演算し（第２モードＤ）、ＰＣ２４のディスプレイ３８上に表示する（第２モードＥ）。なお、カウント値、カウント値に対応する研磨パッド１４の測定位置、補正後の第２距離、研磨パッド１４の厚みは、それぞれＰＣ２４の記憶領域に測定データとして格納され、必要に応じて演算部８０は測定データを読み出すことができる。

なお、本実施形態における第２距離の補正量は第１実施形態及び第２実施形態に係る第１距離と同じであり、本実施形態においても第１距離と第２距離との差分により研磨パッド１４の厚みを測定する点においては第１実施形態及び第２実施形態と共通の技術的思想を有する。本実施形態においては研磨パッド１４及び定盤１２の表面プロファイルを測定することはできないが、第２実施形態の場合よりも簡単に研磨パッド１４の厚みを測定することができる。また測長センサを必要としないのも本実施形態の特徴である。

第１実施形態及び第２実施形態において、測長センサ３０、５４を研磨パッドに接触させない非接触式としているため、研磨パッド１４に溝が形成されている場合であっても研磨パッド１４の表面プロファイルを測定可能である。一方、測長センサ３０、５４は研磨パッド１４に接触させる接触式とすることができる。接触式の場合は例えば測長センサの下端が研磨パッドに接触し、測長センサが研磨パッドの高さ方向の変化に対応して上下方向に移動し、その移動量を検出するような構成が挙げられる。このような構成とすることにより研磨パッド１４表面に水分がある場合は、非接触式に比べて高精度な測定が可能である。ただし研磨パッドに溝が形成されている場合は測定が困難となる。なお、第３実施形態において研磨パッド１４に溝が形成されている場合は研磨パッド１４の厚みを測定することが困難となる。

以上説明したように、本実施形態に係る、研磨パッド厚測定方法、及び測定装置１０、５０、７０によれば、研磨パッド１４の厚みを基準位置から定盤１２上に貼付された研磨パッド１４上面までの第１距離と、基準位置から定盤１２上面までの第２距離との差分により算出するため、研磨パッド１４の厚みを非破壊で測定可能で、測定結果を用いてドレッシングを有効に行うことができる。そして、第２距離の測定は渦電流式の変位センサ３２、５６、７２を用いることで、絶縁体である研磨パッド１４の影響を受けることなく、金属である定盤１４上面との距離を確実に測定することができる。

第１実施形態に示すように、測長センサ３０及び変位センサ３２は、研磨パッド１４上で一方向に沿って複数設けて測距点を複数設けることにより、複数点の測定が容易に行え、短時間での測定が可能となる。そして測距点の間隔を短くすることにより、一方向における研磨パッド１４の厚みの分布のみならず、研磨パッド１４、及び定盤１２の表面プロファイルを詳細に把握することができる。

第２実施形態に示すように、測長センサ５４及び変位センサ５６を研磨パッド１４上で一方向に沿ってスキャンしながら第１距離及び第２距離を測定することにより、一組の測長センサ５４及び変位センサで研磨パッド１４の厚みの分布、研磨パッド１４及び定盤１４の表面プロファイルを詳細に把握することができるため、コストを抑えることができる。

第３実施形態に示すように、変位センサ７２を研磨パッド１４面に接触させながら研磨パッド１４面をスキャンするので、測長センサを用いずとも研磨パッドの厚みを測定することができる。

非破壊で研磨パッドの厚みを測定可能であるとともに、研磨パッド及び定盤の表面プロファイルを測定可能な研磨パッド厚測定方法及び研磨パッド厚測定装置として利用できる。

１０………研磨パッド厚測定装置、１２………定盤、１４………研磨パッド、１６………移動測定台、１８………支持台、２０………脚部、２２………レール部、２４………ＰＣ、２６………制御装置、２８………センサユニット、３０………測長センサ、３２………変位センサ、３４………制御部、３６………演算部、３８………ディスプレイ、４０………石定盤、４２………校正ＳＵＳ板、５０………研磨パッド厚測定装置、５２………センサユニット、５４………測長センサ、５６………変位センサ、５８………レール部、６０………制御装置、６２………制御部、６４………演算部、７０………研磨パッド厚測定装置、７２………変位センサ、７４………車輪、７６………制御部、７８………制御装置、８０………演算部、８２………レール部。

Claims (10)

1. 定盤上面に貼付された研磨パッドの厚みを測定する研磨パッド厚測定方法であって、
   前記研磨パッド面の鉛直線上の基準位置から前記研磨パッド上面までの第１距離と前記定盤上面までの第２距離を測定し、前記第１距離と前記第２距離との差分から前記研磨パッドの厚みを算出することを特徴とする研磨パッド厚測定方法。
2. 前記第２距離の測定は、渦電流式の変位センサにより行うことを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド厚測定方法。
3. 前記第１距離及び前記第２距離の測定は、測距点を前記研磨パッド上で一方向に沿って複数設けて行うことを特徴とする請求項１または２に記載の研磨パッド厚測定方法。
4. 前記第１距離及び前記第２距離の測定は、測距点を前記研磨パッド上の一方向に沿って水平に移動させながら行うことを特徴とする請求項１または２に記載の研磨パッド厚測定方法。
5. 前記第２距離の測定は、前記第２距離を測定する変位センサを前記研磨パッド上面に接触させつつ、前記研磨パッド上で一方向に沿って移動させながら行うことを特徴とする請求項１または２に記載の研磨パッド厚測定方法。
6. 定盤上面に貼付された研磨パッドの厚みを測定する研磨パッド厚測定装置であって、
   前記研磨パッド面の鉛直線上の基準位置から前記研磨パッド上面までの第１距離を測定する測長センサと、
   前記基準位置から前記定盤上面までの第２距離を測定する変位センサと、
   前記測長センサ及び前記変位センサに接続され、前記測長センサ及び前記変位センサを作動させる信号を出力する制御部と、
   前記測長センサ及び前記変位センサに接続され、前記第１距離と前記第２距離との差分から前記研磨パッドの厚みを算出する演算部と、を有することを特徴とする研磨パッド厚測定装置。
7. 前記変位センサは、渦電流式の変位センサであることを特徴とする請求項６に記載の研磨パッド厚測定装置。
8. 前記測長センサ及び前記変位センサは、前記研磨パッド上で一方向に沿って複数設けたことを特徴とする請求項６または７に記載の研磨パッド厚測定方法。
9. 前記測長センサ及び前記変位センサは、長手方向に一定の高さを有し、前記研磨パッド上で水平に向けられたレールにスライド可能な状態で取り付けるとともに、
   前記制御部は、前記測長センサ及び前記変位センサをスライドさせる信号を出力するとともに、前記測長センサ及び前記変位センサを作動させる信号を出力することを特徴とする請求項６または７に記載の研磨パッド厚測定装置。
10. 前記変位センサは、前記研磨パッド上面に接触させつつ、前記第２距離を測定することを特徴とする請求項６乃至９に記載の研磨パッド厚測定装置。

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